B.1.1  水体的边界应区分平面边界和深度边界。确定水体边界应符合下列要求：

    1  地表水体底界面直接与隔水层接触时，最高洪水位应为水体的平面边界，且水体底界面应为水体的深度边界。

    2  地表水体底界面直接与含水层接触或有水力联系时，最高洪水位线或该含水层边界应为水体的平面边界，该含水层底界面应为水体的深度边界。

    3  仅为地下含水层水体时，含水层边界应为水体的平面边界，含水层的顶或底界面应为水体的深度边界。

    4  在确定水体边界时，应分析由于受周围开采引起的岩层破坏和地表下沉或受水压力作用，以及地质构造等影响而导致水体边界条件变化的因素。

B.1.2  计算水体下开采近距离煤层群的安全煤(岩)柱时，煤层间距大于其下一层煤的垮落带高度，应按上、下煤层的开采厚度分别计算，并应取其中最大值；煤层间距等于或小于其下一层煤的垮落带高度，应以累计厚度或综合开采厚度计算。

B.1.3  煤层露头防隔水煤(岩)柱的计算，应符合下列要求：

    1  防水安全煤(岩)柱设计计算方法，应符合下列要求：

        1)防水安全煤(岩)柱的垂高Hsh应大于或等于导水裂缝带的最大高度H1i加上保护层厚度Hb(图B.1.3)，可按下式计算：

图B.1.3-1  防水安全煤柱设计

        2)煤系地层无松散层覆盖和采深较小时，应增加地表裂缝深度Hbi1i(图B.1.3-2)，可按下式计算：

图B.1.3-2  煤系地层无松散层覆盖时防水安全煤柱设计

        3)松散含水层为强或中等含水层，且直接与基岩接触，而基岩风化带亦含水时，应增加基岩风化带深度Hfe(图B.1.3-3)，或将水体底界面下移至基岩风化带底界面，可按下式计算：

    式中：Hsh——防隔水煤(岩)柱高度(m)；

          H1i——导水裂缝带最大高度(m)；

          Hb——保护层厚度(m)；

          Hbi1i——地表裂缝深度(m)；

          Hfe——基岩风化带深度(m)。

图B.1.3-3  基岩风化带含水时防水安全煤(岩)柱设计

    2  防砂安全煤(岩)柱垂高Hs应大于或等于垮落带的最大高度Hm加上保护层厚度Hb(图B.1.3-4)，可按下式计算：

图B.1.3-4  防砂安全煤(岩)柱设计

    3  防塌安全煤(岩)柱垂高Ht应等于或接近垮落带的最大高度Hm(图B.1.3-5)，应为Ht≈Hm。

图B.1.3-5  防塌安全煤(岩)柱设计

B.1.4  不同煤层倾角时垮落带和导水裂缝带高度的设计计算方法，应符合下列要求：

    1  倾角不大于54°的煤层，不同顶板覆岩情况下，垮落带和导水裂缝带高度的计算，应符合下列要求：

        1)煤层顶板覆岩内有极坚硬岩层，采后能形成悬顶时，其下方的垮落带最大高度可按下式计算：

    式中：Hm——垮落带高度(m)；

          M——煤层开采厚度(m)；

          K——冒落岩石碎涨系数；

          α——煤层倾角(°)。

        2)当煤层顶板覆岩内为坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互层时，开采单一煤层的垮落带最大高度可按下式计算：

    式中：W——冒落过程中顶板的下沉值(m)。

        3)当煤层顶板覆岩内为坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互层时，厚煤层分层开采的垮落带最大高度可采用表B.1.4-1中的公式计算。

表B.1.4-1  厚煤层分层开采的垮落带高度计算公式

    注：∑M为累计采厚；公式应用范围为单层采厚1m～3m，累计采厚不超过15m；计算公式中±号项为中误差。

        4)煤层覆岩内为坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互层时，厚煤层分层开采的导水裂缝带最大高度可选用表B.1.4-2中的公式计算。

表B.1.4-2  厚煤层分层开采的导水裂缝带高度计算公式

    2  倾角大于54°的煤层顶、底板为坚硬、中硬、软弱岩层，用垮落法开采时的垮落带和导水裂缝带高度可选用表B.1.4-3中的公式计算。

表B.1.4-3  急倾斜煤层垮落带、导水裂缝带高度计算公式

B.1.5  保护层厚度的选取应符合下列要求：

    1  倾角不大于54°的煤层应符合下列要求：

        1)防水安全煤(岩)柱的保护层厚度，可根据有无松散层及其中黏性土层厚度按表B.1.5-1中的数值选取。

表B.1.5-1  防水安全煤(岩)柱保护层厚度(不适用于综放开采)(m)

    注：A为∑M／n，∑M为累计采厚；n为分层层数。

        2)防砂安全煤(岩)柱的保护层厚度可按表B.1.5-2中的数值选取。

表B.1.5-2  防砂安全煤(岩)柱保护层厚度(不适用于综放开采)(m)

    2  倾角大于54°的煤层的防水煤(岩)柱及防砂煤(岩)柱的保护层厚度，可按表B.1.5-3中的数值选取。

表B.1.5-3  急倾斜煤层防水及防砂煤(岩)柱保护层厚度(m)

    注：a-松散层底部黏性土层大于累计采厚；b-松散层底部黏性土层小于累计采厚；c-松散层全厚为小于累计采厚的黏性土层；d-松散层底部无黏性土层。

B.1.6  近距离煤层垮落带和导水裂缝带高度的计算，应符合下列要求：

    1  上、下两层煤的最小垂距h大于回采下层煤的垮落带高度Hxm时，上、下层煤的导水裂缝带高度可按上、下层煤的厚度分别选用本规范表B.1.4-2中的公式计算，并应取其中标高最高者作为两层煤的导水裂缝带最大高度(图B.1.6-1)。

图B.1.6-1  近距离煤层导水裂缝带高度计算(h＞Hxm)示例

    2  下层煤的垮落带接触到或完全进入上层煤范围内时，上层煤的导水裂缝带最大高度应采用本层煤的开采厚度计算，下层煤的导水裂缝带最大高度，应采用上、下层煤的综合开采厚度计算，并应取其中标高最高者为两层煤的导水裂缝带最大高度(图B.1.6-2)。

图B.1.6-2  近距离煤层导水裂缝带高度计算(h＜Hm示例)

    3  上、下层煤的综合开采厚度可按下式计算(图B.1.6-3)：

    式中：Mz1-2——上、下层煤综合开采厚度(m)；

          M1——上层煤开采厚度(m)；

          M2——下层煤开采厚度(m)；

          h1-2——上、下层煤之间的法线距离(m)；

          y2——下层煤的冒高与采厚之比。

图B.1.6-3  缓倾斜近距离煤层的综合开采厚度示例

    4  上、下层煤之间的距离很小时，综合开采厚度应为累计厚度，可按下式计算：

B.1.7  我国部分煤矿地表裂缝深度的实测结果可按表B.1.7选取。

表B.1.7  部分煤矿地表裂缝深度实测资料

B.1.8  含水或导水断层防隔水煤(岩)柱的设计(图B.1.8)，可按下式计算：

图B.1.8-1  含水或导水断层防隔水煤(岩)柱设计示例

    式中：L——煤柱设计的宽度(m)；

          K——安全系数，取2～5；

          M——煤层厚度或采高(m)；

          p——水头压力(MPa)；

          Kp——煤的抗拉强度(MPa)。

B.1.9  煤层与富水性强的含水层或导水断层接触，且局部被覆盖时，防隔水煤(岩)柱的计算，应符合下列要求：

    1  当含水层顶面高于最高导水裂缝带上限时，防隔水煤(岩)柱设计[图B.1.9-1(a)、图B.1.9-1(b)]，可按下式计算：

    2  最高导水裂缝带上限高于断层上盘含水层时，防隔水煤(岩)柱设计[图B.1.9-1(c)]，可按下列公式计算：

图B.1.9-1  煤层与富水性强的含水层或导水断层接触时防隔水煤(岩)柱设计

    式中：L——防隔水煤(岩)柱宽度(m)；

          L1、L2、L3——防隔水煤(岩)柱各分段宽度(m)；

          HL——最大导水裂缝带高度(m)；

          θ——断层倾角(°)；

          δ——岩层塌陷角(°)；

          M——断层上盘含水层层面高出下盘煤层底板的高度(m)；

          p——防隔水煤(岩)柱所承受的静水压力(MPa)；

          T——突水系数(MPa／m)；

          10——保护带厚度(m)，一般取10；

          Ha——断层安全防隔水煤(岩)柱的宽度(m)。Ha值应根据矿井实际观测资料(图B.1.9-2)确定突水系数，本矿区无实际突水系数时，可按其他类似矿区资料选用，但选用时应综合隔水层的岩性、物理力学性质、巷道跨度或工作面空顶距、采煤方法和顶板控制方法等一系列因素。

图B.1.9-2  T和H0关系曲线图

B.1.10  在煤层位于含水层上方且断层导水的情况下(图B.1.10-1)，防隔水煤(岩)柱的设计应按煤层底部隔水层能否承受下部含水层水的压力和断层水在顺煤层方向上的压力分别计算煤柱宽度，并应取其中较大的数值，且应大于20m，计算方法应符合下列要求：

图B.1.10-1  煤层位于含水层上方且断层导水时防隔水煤(岩)柱设计

    1  当考虑底部压力时，应使煤层底板到断层面之间的最小距离(垂距)，大于安全煤柱的高度Ha的计算值，计算结果取值不应小于20m，可按下式计算：

    式中：α——断层倾角(°)。

    2  当考虑断层水在顺煤层方向上的压力时，应按含水或导水断层防隔水煤(岩)柱的设计计算煤柱宽度。

    3  断层不导水(图B.1.10-2)，防隔水煤(岩)柱的设计尺寸，应保证含水层顶面与断层面交点至煤层底板间的最小距离，在垂直于断层走向的剖面上大于安全煤柱的高度Ha，计算结果应大于20m。

图B.1.10-2  煤层位于含水层上方且断层不导水时防隔水煤(岩)柱设计

B.1.11  水淹区或老窑积水区下采掘时，防隔水煤(岩)柱的设计应符合下列要求：

    1  巷道在水淹区下或老窑积水区下掘进时，巷道与水体之间的最小距离，应大于或等于巷道高度的10倍。

    2  在水淹区下或老窑积水区下同一煤层中进行开采，且水淹区或老窑积水区的界线已基本查明时，防隔水煤(岩)柱的尺寸应按含水或导水断层防隔水煤(岩)柱的设计计算煤柱宽度。

    3  在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时，防隔水煤(岩)柱的尺寸，应大于或等于导水裂缝带最大高度与保护带高度之和。

B.1.12  保护地表水体防隔水煤(岩)柱，应按裂缝角和水体采动等级所要求的安全煤(岩)柱类型相结合的方法设计，并应符合国家现行有关水体下采煤的规定。

B.1.13  保护通水钻孔防隔水煤(岩)柱的设计，应根据钻孔测斜资料换算钻孔见煤点坐标，按本附录中含水或导水断层防隔水煤(岩)柱的计方法算留设防隔水煤(岩)柱，无测斜资料时，应按钻孔允许偏斜的误差计算见煤点坐标。

B.1.14  相邻矿(井)人为边界防隔水煤(岩)柱的设计，应符合下列要求：

    1  水文地质简条件单型到中等型的矿井，可采用垂直法设计，但总宽度应大于或等于40m，且每矿不应小于20m。

    2  水文地质复杂型到极复杂型的矿井，应根据煤层赋存条件、地质构造、静水压力、开采上覆岩层移动角、导水裂缝带高度等因素确定，并应符合下列要求：

        1)多煤层开采，当上、下两层煤的层间距小于下层煤开采后的导水裂缝带高度时，下层煤的边界防隔水煤(岩)柱，应根据最上一层煤的岩层移动角和煤层间距向下推算[图B.1.14-1(a)]。

        2)当上、下两层煤之间的垂距大于下煤层开采后的导水裂缝带高度时，上、下煤层的防隔水煤(岩)柱，可分别设计[图B.1.14-1(b)]。

图B.1.14-1  多煤层地区边界防隔水煤(岩)柱设计

H1i-导水裂缝带上限；H1、H2、H3-各煤层底板以上的静水位高度；

γ-上山岩层移动角；β-下山岩层移动角；Ly、L1y、L2y-导水裂缝带上限岩柱宽度；L1-上层煤防水煤柱宽度；L2、L3-下层煤防水煤柱宽度

    3  导水裂缝带上限岩柱宽度Ly，可采用下式计算：

    式中：Ly——导水裂缝带上限岩柱宽度(m)；

          H——煤层底板以上的静水位高度(m)；

          H1i——导水裂缝带最大值(m)；

          T——水压与岩柱宽度的比值，可取1。

B.1.15  以断层为界的井田防隔水煤(岩)柱的设计，可按断层煤 柱设计，并应以不破坏另一侧所留煤(岩)柱为原则；也可按图B.1.15所示进行设计。

图B.1.15  以断层分界的井田防隔水煤(岩)柱设计

L-煤柱宽度；Ls、Lx-上、下煤层的煤柱宽度；

Ly-导水裂缝带上限岩柱宽度；Ha、Has、Hax-安全防水岩柱厚度；H1i-导水裂缝带上限；p-底板隔水层承受的水头压力